05.10.2017
ФизТех

Ученые составили полный атлас микроРНК – важных регуляторных молекул

4.2

Международный консорциум, в который входили российские ученые из ИОГен РАН и МФТИ, разработал атлас микроРНК человека и мыши.

Ученые составили полный атлас микроРНК – важных регуляторных молекул / ©orensmi.ru

МикроРНК играет важную роль в регуляции генов и дифференциации клеток, и они уже почти все известны науке. Однако про то, какие участки генома участвуют в регуляции самих микроРНК, было известно мало. Исследователи нашли эти участки при помощи специального алгоритма, определили активность всех микроРНК в разных тканях, а результаты выложили в открытый доступ. Научная работа опубликована в журнале Nature Biotechnology.

«МикроРНК представляют собой один из важнейших механизмов регуляции экспрессии генов. Создание полного атласа микроРНК в различных клетках приближает нас еще на один шаг к созданию полной картины регуляции генов», – комментирует Юлия Медведева, один из соавторов работы, старший научный сотрудник Центра биотехнологий РАН, преподаватель кафедры биоинформатики МФТИ.

Схема молекулы РНК
Схема молекулы РНК

МикроРНК – это маленькая молекула РНК длиной около 20 нуклеотидов, которая участвует в регуляции работы генов. В разных тканях необходима активность разного набора генов, а ненужные гены «глушат» молекулы микроРНК. Они являются как бы маленькими полицейскими: узнают ген, который не должен работать в этой ткани, и блокируют его. При многих болезнях наблюдаются отклонения в работе микроРНК, поэтому сейчас разрабатывается терапия антимикроРНК, например от рака. Кроме того, молекулы микроРНК можно использовать в качестве лекарства, так как с помощью них можно подавить синтез плохих белков. Но про то, как регулируется сама микроРНК, известно очень мало.

Работа микроРНК. Если микроРНК «садится» на информационную РНК, то синтез белка и РНК блокируется.
Работа микроРНК. Если микроРНК «садится» на информационную РНК, то синтез белка и РНК блокируется.

Звенья РНК – нуклеотиды аденин (A), цитозин (C), гуанин (G), урацил (U) – могут образовывать связи C-G, A-U и G-U. Например, последовательности CCUA и GGGU смогут связываться и будут называться комплементарными, а CCUA и UCCG не будут комплементарными. МикроРНК связывается с почти комплементарным ей участком РНК и таким образом не дает синтезировать белок с этого участка.

Предшественники первой открытой микроРНК (сверху) и первой открытой микроРНК у человека (снизу). Хотя РНК – одноцепочечная молекула, она необязательно прямая. Так, предшественники микроРНК имеют форму шпильки.
Предшественники первой открытой микроРНК (сверху) и первой открытой микроРНК у человека (снизу). Хотя РНК – одноцепочечная молекула, она необязательно прямая. Так, предшественники микроРНК имеют форму шпильки.

Еще лет 30 назад про микроРНК никто не знал. Только в 1993 году была описана первая представительница этих некодирующих РНК, то есть молекул РНК, на основе которых не производятся белки. РНК – это одноцепочечная молекула, состоящая из звеньев-нуклеотидов. Она получается из ДНК – двухцепочечной молекулы, в которой зашифрована последовательность РНК. На основе ДНК получаются все РНК: и кодирующие (матричные или информационные РНК), и некодирующие – перевод из ДНК в РНК называется «транскрипцией». Информационная РНК служит «рецептом», по которому производятся белки, а некодирующие РНК участвуют в «приготовлении» белка. Все РНК, чтобы выполнять свои функции, должны пройти несколько стадий созревания. Так, специальные белки вырезают из молекулы РНК длиной около 80 нуклеотидов маленький кусочек, и получается микроРНК. Говорят, что микроРНК вырезается из предшественника микроРНК, или пре-микроРНК.

Транскрипция начинается с того, что специальные белки (транскрипционные факторы) садятся на стартовую площадку – участок ДНК рядом с геном, которая называется «промотором». У предшественников микроРНК тоже есть промоторы, однако до сих пор многие из них не были определены достаточно точно. По этой причине было сложно изучать регуляцию микроРНК, хотя большинство микроРНК и их предшественники уже известны. МикроРНК тканеспецифичны: в одних тканях экспрессируются (переводятся из ДНК в РНК) предшественники одних микроРНК, а в других тканях – другие. Благодаря этому клетки в разных тканях обладают разными свойствами (потому что разные наборы генов блокируются).

Интерактивная карта экспрессии. Сверху — типы тканей, справа — микроРНК, на пересечении — уровень экспрессии данной РНК в данной ткани.
Интерактивная карта экспрессии. Сверху — типы тканей, справа — микроРНК, на пересечении — уровень экспрессии данной РНК в данной ткани.

Ученые составили полный атлас микроРНК с промоторами их предшественников в разных тканях. Работа проводилась в рамках большого исследовательского проекта FANTOM5 (Functional annotation of the mammalian genome – функциональная характеристика генома млекопитающих), который собирает и анализирует данные о функциональных элементах в геноме мыши и человека. Ранее они разработали технологию (CAGE, Cap Analysis of Gene Expression), при помощи которой можно находить промоторы в геноме. Они сопоставили данные о промоторах с данными о коротких РНК и для каждой микроРНК определили предшественника и его промотор. Многие микроРНК были описаны ранее, а некоторые новые микроРНК нашли с помощью специального алгоритма. Кроме этих данных, атлас содержит карту экспрессии предшественников всех микроРНК в более чем ста видах тканей человека. По этой карте можно посмотреть, в каких тканях какие микроРНК играют свою регулирующую роль.


Всеволод Макеев, один из соавторов работы и профессор кафедры биоинформатики МФТИ, поясняет: «Когда вы знаете, где находится промотор, вы можете, во-первых, пытаться понять, в какие регуляторные каскады эта микроРНК включена. А во-вторых, если у человека есть мутации на том участке, где находится промотор, у него могут быть какие-то нарушения регуляции и вы будете об этом знать, а в будущем даже, возможно, исправлять эти нарушения».

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.
26 ноября
Анастасия Михалева

За всю историю исследования в космосе побывали более 500 человек. В океан на глубину более 10 километров спускались всего трое. Мы до сих пор знаем о Мировом океане и его обитателях недопустимо мало.

26 ноября
Ольга Иванова

Исследовательская группа из Великобритании провела эксперимент и выяснила, какие факторы могут быть причиной удовольствия, получаемого от объятий.

26 ноября
Василий Парфенов

На склоне горы Арагац в западной части Армении после почти десятилетнего простоя включился РОТ-54/2.6 — уникальный радиооптический телескоп, также известный как зеркальный телескоп Геруни. Во время проверки работоспособности прибор прошел два теста, анализируя итоги которых специалисты сделают выводы о его возможностях и перспективах дальнейшего использования.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

25 ноября
Илья Ведмеденко

Российские инженеры спроектировали самолет для межконтинентальных полетов в стратосфере. Его можно назвать условным аналогом британского Skylon.

26 ноября
Анастасия Михалева

За всю историю исследования в космосе побывали более 500 человек. В океан на глубину более 10 километров спускались всего трое. Мы до сих пор знаем о Мировом океане и его обитателях недопустимо мало.

3 ноября
Ольга Иванова

Исследований на эту тему, как ни странно, мало, хотя предположений — великое множество. По мнению ученых из Венгрии, одна из причин такого поведения — высокая концентрация внимания на речи хозяина, а еще это означает, что собака слышит знакомое слово.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

2 ноября
Мария Азарова

Авторы новой работы на примере Шотландии определили характеристики людей, умерших от Covid-19, хотя они были привиты, а также выявили основные предикторы смертности.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: